[发明专利]含氢类金刚石薄膜的全光谱段光学常数表征方法

权利要求书

1.一种含氢类金刚石薄膜的全光谱段光学常数表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取双面抛光的熔融石英和单面抛光的石英，以及双面抛光的硅或者锗，作为基底材料，三种基底的表面粗糙度均优于1nm；

步骤2、在三种基底上分别制备单层类金刚石DLC薄膜，控制薄膜厚度为200nm至1μm之间；

步骤3、测量双面抛光石英的光谱透过率曲线和单面抛光石英的光谱反射率，波长范围覆盖190nm-2600nm；

步骤4、测量双面抛光的硅或锗的光谱透过率，波长范围覆盖2600nm-25000nm；

步骤5、使用Cody-Lorentz模型作为短波介电常数模型表达介电常数；

步骤6、根据薄膜光学原理中介电常数分别与双面抛光或单面抛光石英基底的光谱透过率和反射率的关系，基于全光谱反演计算的方法获得短波介电常数模型表达的介电常数的系数，以及薄膜物理厚度d；

步骤7、固定Cody-Lorentz模型的系数和薄膜物理厚度，计算出在硅或锗基底上制备的薄膜的光谱透过率，与步骤3中实际测试的光谱透过率曲线对比，找到吸收峰的数量m和每个吸收峰的位置ω_j；

步骤8、在红外波段使用高斯振子模型表达介电常数；

步骤9、根据薄膜光学原理中介电常数与硅或锗基底的光谱透过率和反射率的关系，基于全光谱反演计算的方法，固定短波介电常数模型表达的介电常数的系数，m值和ω_j值、以及薄膜物理厚度d，反演计算出使用高斯振子模型表达的介电常数的系数；

步骤10、将短波部分的介电常数虚部与红外波段部分的介电常数虚部相加，然后再统一做Kramers–Kronig变换得到介电常数的实部，根据介电常数的实部、虚部计算得到折射率n、消光系数k，最终得到全光谱范围内光学常数的表征参数n、k，d；

步骤6中，基于双面抛光或单面抛光石英基底的光谱透过率和反射率进行光谱反演过程中的评价函数如下：

MSE是测量值与短波介电常数模型计算值的均方差，N为测量波长的数目，M为拟合变量的个数，T_i^exp和R_i^exp分别为i个波长光谱透过率和光谱反射率的测量值，T_i^mod和R_i^mod分别为i个波长光谱透过率和光谱反射率的计算值，σ_T,i^exp和σ_R,i^exp分别为i个波长光谱透过率和光谱反射率的测量误差。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤9中，基于步骤4中得到的硅或锗基底的光谱透过率反演过程中的评价函数如下：

MSE是测量值与理论模型计算值的均方差，N为测量波长的数目，M为拟合变量的个数，T_i^exp为i个波长的测量值，T_i^mod为i个波长的计算值，σ_T,i^exp别为i个波长的测量误差。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，使用分光光度计测量双面抛光石英的光谱透过率曲线和单面抛光石英的光谱反射率。

4.如权利要求1至3 中任一项所述的方法，其特征在于，步骤4中，使用红外光谱仪器测量双面抛光的硅或锗的光谱透过率，波长范围覆盖2600nm-25000nm。